JP2015170858A - 発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】伸縮可能な接続部を有する発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子１００は、外部回路と電気的に接続するように構成され、第１発光構造物、第２発光構造物、第１導電性構造物及び第２導電性構造物を含む。第１導電性構造物は、第１発光構造物に接続される上面及び側面を有する第１接続パッド２１１Ａと、側面から延在し、かつ、外部回路に接続される第１接続部とを有する。第２導電性構造物は、第１発光構造物を第２発光構造物と電気的に接続する。
【選択図】図１Ｆ

Description

本開示は、発光素子に関し、特に伸縮可能な接続部を有する発光素子に関する。
（関連出願）
本願は、２０１４年３月６日に出願した、米国仮出願第６１／９４８，９１７号明細書に優先権を主張し、その全体を本願の参照として取り入れる。
固体照明素子の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、低消費電力、低発熱性、長寿命、耐衝撃性、小体積、即応性、そして、安定的な波長を有する発光のような良好な光電気特性といった特徴を有する。このため、ＬＥＤは、家電機器、機器の表示灯及び光電気製品などにおいて広く使用されてきた。
最近では、従来型白熱電球で使用されるワイヤフィラメントに代わるＬＥＤフィラメントが開発されている。しかしながら、ＬＥＤフィラメントには、依然として費用及び効率性における問題がある。
本開示は発光素子を提供する。
発光素子は外部回路に電気的に接続するように構成され、第１発光構造物、第２発光構造物、第１導電性構造物及び第２導電性構造物を含む。第１導電性構造物は、第１発光構造物に接続される上面及び側面を有する第１接続パッドと、側面から延在し、かつ、外部回路に接続される第１接続部とを有する。第２導電性構造物は、第１発光構造物を第２発光構造物と電気的に接続する。
添付の図面が本願の容易な理解を提供するように含まれ、かつ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は本願の実施形態を図示し、かつ、説明と共に本願の原理を例示するのに役立つ。
本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第１の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 図１Ｂの底面図である。 図１Ｄの底面図である。 図１Ｆの底面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第２の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第３の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第４の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 図５Ｇの斜視図である。 図５Ｈの線Ａ−Ａ’における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第５の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 本開示の第６の実施形態に従った発光素子の作製における断面図である。 断面図であり、波長変換層は透明構造物内に配置される。 本開示の一実施形態に従ったランプ内に配置される発光素子の斜視図である。 本開示の一実施形態に従ったランプ内に配置される発光素子の斜視図である。 本開示の一実施形態に従ったランプ内に配置される発光素子の斜視図である。 本開示の一実施形態に従ったランプ内に配置される発光素子の斜視図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 異なる形状を有する導電性構造物の上面図である。 本開示の一実施形態に従った網状に配置される導電性構造物の一部を示す上面図である。 伸長状態における図１２Ａの導電性構造物を示す上面図である。 図１２Ｂの等価回路を示す図である。 図１２Ａの配線を切断した後に形成される複数の発光素子の上面図である。 図１２Ｄの等価回路を示す図である。
本開示をより良く、簡潔に説明するために、明細書に伴って異なる段落又は図面で使用される、あるいは、現れる同一の名称及び同一の参照番号は、本開示の何処かで一旦定義されているが、同一又は同等の意味を有するべきである。
下記は、図面に従った本開示の実施形態の説明である。
図１から図１Ｆは、本開示の第１の実施形態に従った発光素子１００を作製する断面図である。図１Ａに図示するように、複数の発光構造物１１は、第１キャリア１０上に実装される。発光構造物１１の各々は、第１ボンディングパッド１１１（ｐ＿ｐａｄ）及び第２ボンディングパッド（ｎ＿ｐａｄ）を有する。第１キャリア１０は、発光素子１００を作製中に、発光構造物１１に一時的に接続するための、仮基板（例えば、ブルーテープ、熱剥離シート又はテープ、ＵＶ剥離テープ又はポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ））であるか、あるいは、発光素子１００を作製中に、発光構造物１１に常に接続される永久基板である。本実施形態において、第１キャリア１０は伸縮可能である。
第２キャリア２０が設けられ、複数の導電性構造物２１が第２キャリア２０上に形成される。第２キャリア２０は、ガラス、サファイア、カーボングラフェン、ＩＴＯ、カーボンナノチューブ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）系材料、酸化錫、酸化亜鉛、あるいは、他の選択された透明材料を含む。
また、図１Ａに図示するように、導電性構造物２１の各々は、第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂ及び接続部２１２を有する。接続部２１２は、第１接続パッド２１１Ａと第２接続パッド２１１Ｂとの間に配置され、かつ、第１接続パッド２１１Ａを第２接続パッド２１１Ｂに電気的に接続する。導電性構造物２１は、互いに間隔を空ける。つまり、一方の導電性構造物２１の第１接続パッド２１１Ａは、他方の導電性構造物２１の第２接続パッド２１１Ｂに隣接し、かつ、第２接続パッド２１１Ｂから間隔を空ける。
図１Ｂに図示するように、導電性構造物２１は発光構造物１１に接着される。特に、発光構造物１１の第１ボンディングパッド１１１は、一方の導電性構造物２１の第２接続パッド２１１Ｂに物理的に接着される。発光構造物１１の第２ボンディングパッド１１２は、隣接する導電性構造物２１の第１接続パッド２１１Ａに物理的に接着される。これにより、それに実装された複数の発光構造物１１は、互いに電気的に接続される。本実施形態において、発光構造物１１は電気的に互いに直列接続される。更に、発光構造物１１は、２つの導電性構造物２１上に実装されるか、あるいは、導電性構造物２１は２つの発光構造物１１を接続するブリッジとして機能する。第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂは、第１ボンディングパッド１１１、第２ボンディングパッド１１２に、共晶接合により接続されるか（例えば、１つの共晶合金が形成される）、あるいは、半田接合により接続され得る（例えば、金属間化合物が形成される）。
図１Ｃは、第２キャリア２０がドライエッチング、ウェットエッチング、レーザリフトオフ、加熱又はＵＶ光によって除去されることを示す。一実施形態において、第２キャリア２０はガラスで作製されるとき、ＨＦ又はＮａＯＨの溶液が、ガラスを除去するために使用され得る。任意に、シード層（図示しない）が導電性構造物２１と第２キャリア２０との間に形成され得る。従って、シード層が上述のエッチング方法で除去されるとき、第２キャリア２０は導電性構造物２１から分離され得る。導電性構造物２１が発光構造物１１に接着されるので、第２キャリア２０が除去されるとき、導電性構造物２１は、発光構造物１１に面する一方の側部と、周囲環境（例えば、空気）に晒される他方の側部とを有する。特に、導電性構造物２１の第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂは、第２ボンディングパッド１１２、第１ボンディングパッド１１１に接続される一方の側部と、周囲環境（例えば、空気又は不活性ガス）に晒される他方の側部とを有し、導電性構造物２１の接続部２１２は周囲環境（例えば、空気又は不活性ガス）に晒される２つの側部を有する。
接続部２１２は、伸縮可能な弾性材料で作製される。接続部２１２はバネのような形状を有するか、あるいは、十分に制御された条件下で伸張又は変形する特性を有する。特に、接続部２１２は、伸張又は圧縮後、その変形した形状を維持する。導電性構造物２１は、１つ以上の金属材料から形成される単一層又は多層構造物でよい。金属材料は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ又はこれらの合金から選択され得る。２つの発光構造物を接続するためのワイヤボンディングとは異なり、導電性構造物２１は、物理的気相成長（スパッタリング又は蒸着）、化学気相成長、あるいは、２つの発光構造物１１を接続するための電気めっきによって形成される。従って、第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂ及び接続部２１２は高さレベル（Ｘ−Ｙ平面）において実質的に位置決めされ、非円形の断面（Ｙ−Ｚ平面）を有する。加えて、接続部２１２は、Ｘ方向において第１接続パッド２１１Ａと第２接続パッド２１１Ｂとの間に延在し、Ｚ方向において第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂと重ならない。つまり、第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂの各々は、上面２１１１及び側面２１１２を有し、接続部２１２は第１接続パッド２１１Ａの側面２１１２から第２接続パッド２１１Ｂの側面２１１２に延在する。更に、第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂは、接続部２１２の高さと同じ高さを実質的に有する。第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂ及び接続部２１２の高さ（Ｈ）は、約１５μｍから約３０μｍである。図１Ａから図１Ｃにおいて、接続部２１２は伸長せず、導電性構造物２１は第１状態で示される。
他の実施形態において、導電性構造物２１は、放射線によって放熱を増加させるために、０．７より大きな放射率を有する熱放射材料でよい。代替的に、他の熱放射材料は導電性構造物２１の表面上に塗布され得る。熱放射材料は、ＳｉＣ、グラフェン、ＺｎＯなどの金属酸化物、あるいは、ＢＮなどのＩＩＩ族窒化化合物などの炭素含有化合物を含む。
図１Ｄに図示するように、第１キャリア１００は伸長されて発光構造物１１の間の距離又はピッチを増大させる。接続部２１２が発光構造物１１に接着されないので、それ故、伸縮可能でもある接続部２１２は、第１キャリア１０と共に伸長される。本実施形態において、接続部２１２は伸長され、導電性構造物２１は伸長状態の第２状態において示される。図１Ａから図１Ｃに図示した第１状態と比較して、２つの隣接する発光構造物１１の間の距離又はピッチは拡大され、接続部２１２は変形される。
伸長後（図１Ｄに図示）の２つの隣接する発光構造物１１の間の距離又はピッチの比（Ｒ）は、伸長前（図１Ａから図１Ｃに図示）対して、１から１０の間である。他の実施形態において、１＜Ｒ≦４であり、好ましくは、１．５≦Ｒ≦２である。
図１Ｅに図示するように、機械的強度を高めるために、第３キャリア３０が設けられて周囲環境に晒される導電性構造物２１の側部に取り付けられる。発光構造物１１が導電性構造物２１によって互いに電気的に接続されるので、第３キャリア３０はその上に形成されたいかなるトレース（ｔｒａｃｅｓ）も含む必要はない。導電性構造物２１は第３キャリア３０の最上面３０２上に形成される。更に、製造プロセスに起因して、第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂは、第３キャリア３０に直接的に取り付けられるが、接続部２１１は第３キャリア３０に直接的に取り付けられなくてよい。接続部２１１が発光構造物１１に接着されない一方の側部と、第３キャリア３０に取り付けられない他方の側部とを有するので、接続部２１１はどの物体にも接続しない２つの側部を有し、それ故、空気中に浮遊する。第３キャリア３０は、発光構造物１１からの放熱を促進するため、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ）、金属酸化物又はセラミック材料（例えば、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３）から作製される。本実施形態において、第３キャリア３０は発光構造物１１を完全に覆うか、あるいは、全ての発光構造物１１を覆う。
図１Ｆに示すように、続いて、第１キャリア１０、第３キャリア３０及び接続部２１２を切断することによって、図１Ｅの構造物はいくつかの発光素子１００に分離される（１つの発光素子を図示）。続いて、発光素子１００の２つの対向する端部における接続部２１２Ｅは、第１キャリア１０の縁部１０１又は／及び第３キャリア３０の縁部３０１を超えて延在するように描かれる。更に、接続部２１２Ｅは端子として使用されて他の素子（例えば、回路、電源又はＰＣＢ基板）に直接的、かつ、電気的に接続することができる。
図２Ａから図２Ｃは、それぞれ、第２キャリア側から見た図１Ｂ、図１Ｄ及び図１Ｆの底面図であり、導電性構造物２１に接着される発光構造物１１の一部を示す。導電性構造物２１を明確に図示するために、第１キャリア１０及び第２キャリア２０は、図示しない。第１接続パッド２１１Ａ又は第２接続パッド２１１Ｂは、対応する第２ボンディングパッド１１２又は第１ボンディングパッド１１１の面積よりも大きい面積を有する。他の実施形態において、第１接続パッド２１１Ａ又は第２接続パッド２１１Ｂは、対応する第２ボンディングパッド１１２又は第１ボンディングパッド１１１の面積と等しいか、あるいは、小さい面積を有する。更に、接続部２１２はＹ方向における第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂの幅よりも小さい幅を有する。接続部２１２の幅は約１μｍから約１５μｍである。接続部２１２の材料は、第１接続パッド２１１Ａ、第２接続パッド２１１Ｂの材料と同じか、あるいは、異なる材料でよい。加えて、第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂの形状は、正方形であるが、平面図における所望の要件に応じて、円形、三角形、長方形又は多角形に限定されない。第１接続パッド２１１Ａは、第２接続パッド２１１Ｂと同じか、あるいは、異なる形状を有することができる。相対位置、あるいは、第１接続パッド２１１Ａと第２接続パッド２１１Ｂとの間の距離は、所望の要件に応じて変化され得る。
図３Ａから図３Ｆは、本開示の第２の実施形態に従った発光素子２００の作製における断面図である。図３Ａから図３Ｄのプロセスは、図１Ａから図１Ｄに対応することができ、同様又は同一の符号を有する素子又は要素が、同一又は同様の機能を有する素子又は要素を表す。
その後、図３Ｅに示すように、複数の離散的な第３キャリア３０が周囲環境に晒される発光構造物１１の側部に設けられ、かつ、取り付けられる。第３キャリア３０の各々は、発光構造物１１の一部に取り付けられる。
図３Ｆに示すように、続いて、２つの隣接する第３キャリア３０の間の空間Ｓに対応する位置において、第１キャリア１０及び接続部２１２を切断することによって、図３Ｅの構造物は複数の発光素子２００に分離される（１つの発光素子を図示）。本実施形態において、発光素子２００内の第３キャリア３０は、第１キャリア１０の長さよりも（Ｘ方向において）短い長さを有する。同様に、発光素子２００の２つの対向する端部における接続部２１２Ｅは、第１キャリア１０の縁部１０１又は／及び第３キャリア３０の縁部３０１を超えて延在するように描かれる。接続部２１２Ｅは端子として使用されて他の素子（例えば回路、電源又はＰＣＢ基板）に直接的、かつ、電気的に接続することができる。
図４Ａから図４Ｆは、本開示の第３の実施形態に従った発光素子２００の作製における断面図である。図４Ａから図４Ｄのプロセスは、図１Ａから図１Ｄに対応することができ、同様又は同一の符号を有する素子又は要素が、同一又は同様の機能を有する素子又は要素を表す。
その後、図４Ｅに示すように、第１キャリア１０は更に除去され、これはドライエッチング、ウェットエッチング、レーザリフトオフ、加熱又はＵＶ光によって行われ得る。図４Ｆに示すように、接続部２１２を切断することによって、図４Ｅの構造物は複数の発光素子３００に分離される（１つの発光素子を図示）。任意で、第１キャリア１０は分離工程後に除去され得る。同様に、発光素子３００の２つの対向する端部における接続部２１２Ｅは、端子として使用されて他の素子（例えば回路、電源、ＰＣＢ基板など）に直接的、かつ、電気的に接続することができる。本実施形態において、発光素子３００は、いかなるキャリアも有さない。
図５Ａから図５Ｇは、本開示の第４の実施形態に従った発光素子４００の作製における断面図である。図５Ａから図５Ｅのプロセスは、図１Ａから図１Ｅに対応することができ、同様又は同一の符号を有する素子又は要素が、同一又は同様の機能を有する素子又は要素を表す。
その後、図５Ｆに示すように、放熱を促進するために、透明材料４０が第１キャリア１０と第３キャリア３０との間の空間を充填するように提供されて、発光構造物１１と、導電性構造物２１の一部とを取り囲む。任意で、１つ以上の種類の波長変換材料（図示しない）又は／及び１つ以上の種類の拡散材料（図示しない）が、透明材料４０に加えられ得る。透明材料４０は噴霧、成形又は分注によって形成され得る。透明材料４０はシリコーン又はエポキシを含む。シリコーンは、メチル系シリコーン、フェニル系シリコーン又はその両方の混合物でよい。波長変換材料は、発光構造物１１から発光された光を黄色、黄緑色、緑色又は赤色の光に変換することができる。黄色、黄緑色又は緑色の光を発光する波長変換材料は、酸化アルミニウム（ＹＡＧ又はＴＡＧなど）、ケイ酸塩、バナジウム酸塩、アルカリ土類金属セレン化物又は金属窒化物を含む。赤色の光を発光する波長変換材料は、ケイ酸塩、バナジウム酸塩、アルカリ土類金属硫化物、酸化金属窒化物（ｍｅｔａｌ ｎｉｔｒｉｄｅ ｏｘｉｄｅ）、タングステン酸塩及びモリブデン酸塩の混合物を含む。拡散材料は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含む。
図５Ｇに示すように、続いて、第１キャリア１０、第３キャリア３０及び接続部２１２を切断することによって、図５Ｆの構造物は複数の発光素子４００に分離される（１つの発光素子を図示）。同様に、発光素子４００の２つの対向する端部における接続部２１２Ｅは、第１キャリア１０の縁部１０１又は／及び第３キャリア３０の縁部３０１を超えて延在するように描かれる。それ故、透明材料は接続部２１２Ｅの一部を取り囲んだ。接続部２１２Ｅは端子として使用されて他の素子（例えば、回路、電源又はＰＣＢ基板）に直接的、かつ、電気的に接続することができる。
図５Ｈは、図５Ｇの斜視図を示す。図５Ｉは、図５Ｈの線Ａ−Ａ’における断面図を示す。発光構造物１１及び導電性構造物２１は、透明材料４０内に埋め込まれる。従って、接続部２１２の側壁は透明材料４０によって取り囲まれる。接続部２１２は透明材料４０内に埋め込まれる。
図６Ａから図６Ｆは、本開示の第５の実施形態に従った発光素子５００の作製における断面図である。図６Ａから図６Ｄのプロセスは、図１Ａから図１Ｄに対応することができ、同様又は同一の符号を有する素子又は要素が、同一又は同様の機能を有する素子又は要素を表す。
その後、図６Ｅに示すように、接着層３１が第３キャリア３０上に形成される。第３キャリア３０は接着層３１を介して導電性構造物２１に接着される。接着層３１はシリコーン又はエポキシを含む。シリコーンは、メチル系シリコーン、フェニル系シリコーン又はその両方の混合物でよい。
図６Ｆに示すように、続いて、第１キャリア１０、第３キャリア３０、接着層３１及び接続部２１２を切断することによって、図６Ｅの構造物はいくつかの発光素子５００に分離される（１つの発光素子を図示）。同様に、発光素子５００の２つの対向する端部における接続部２１２は、第１キャリア１０の縁部１０１、第３キャリア３０の縁部３０１又は／及び接着層３１の縁部３１１を超えて延在するように描かれ得る。接続部２１２Ｅは端子として使用されて他の素子（例えば、回路、電源又はＰＣＢ基板）に直接的、かつ、電気的に接続することができる。
図７Ａから図７Ｉは、前述の実施形態（第１から第５の実施形態）に記載された発光構造物の詳細な構造を示す断面図である。図７Ａから図７Ｉの発光構造物には、それぞれ、新たな参照番号７０１から７０９が与えられる。
図７Ａに示すように、発光構造物７０１は、基板７０００、第１型半導体層７００１、活性層７００２、第２型半導体層７００３、第２型半導体層７００３に接するように形成される第１電極７００４、そして、第１型半導体層７００１に接するように形成される第２電極７００５を含む。例えば、クラッド層又は閉じ込め層である、第１型半導体層７００１及び第２型半導体層７００３は、電子及びホールをそれぞれ提供し、これによって、電子及びホールは、活性層７００２内で再結合されて光を生成する。任意で、保護層７００６は、第１型半導体層７００１及び第２型半導体層７００３を覆うことができ、第１電極７００４及び第２電極７００５を取り囲むことができる。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７００４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７００５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。保護層７００６は、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３又はシリコーンを含む。
図７Ｂに示すように、発光構造物７０２は発光構造物７０１と同様の構造物であるが、活性層７００２から基板７０００へと光を反射するために、第１型半導体層７００１と保護層７００６との間、かつ、第２型半導体層７００３と保護層７００６との間に形成される反射層７００７を更に含む。反射層７００７は代替層の積層体である多層でよく、各代替層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２及びＮｂ２Ｏ５からなる群のうちの１つで、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）構造物を形成する。
図７Ｃに示すように、発光構造物７０３は、共通基板７０１０、共通基板７０１０に接する複数の発光積層体を含む。発光積層体の各々は、第１型半導体層７００１、活性層７００２及び第２型半導体層７００３を含む。本実施形態において、第１電極７００４’は、一方の発光積層体の第２型半導体層７００３に接するように形成され、第２電極７００５’は、他方の発光積層体の第１型半導体層７００１に接するように形成される。配線構造物７０１５は、２つの隣接する発光積層体を電気的に直列接続するように設けられる。任意で、発光積層体は、互いに、並列接続に、逆並列接続に、あるいは、ホイートストンブリッジ接続（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）で接続され得る。絶縁層７０１６は、発光積層体と配線構造物７０１５との間に形成されて不要な電気路を回避する。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７００４’は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７００５’は第２ボンディングパッド１１２として使用される。
図７Ｄに示すように、発光構造物７０４は発光構造物７０１と同様の構造を有するが、第１電極７００４及び保護層７００６に接するように形成される第１拡大パッド７０２４と、第２電極７００５及び保護層７００６に接するように形成される第２拡大パッド７０２５とを更に含む。第１拡大パッド７０２４及び第２拡大パッド７０２５は、物理的に互いに分離される。第１拡大パッド７０２４及び第２拡大パッド７０２５は、後続の配向プロセスを促進させるため、それぞれ、第１電極７００４及び第２電極７００５の面積よりも大きな面積（又は幅）を有する。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７０２４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７０２５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。
図７Ｅに示すように、発光構造物７０４は発光構造物７０１と同様の構造を有するが、第１型半導体層７００１、活性層７００２及び第２型半導体層７００３を取り囲む第１透明構造物７０２６を更に有する。第１透明構造物７０２６のフットプリント面積は、基板７０００のフットプリント面積よりも大きい。第１透明構造物７０２６は、第１電極７００４の表面７００４１及び第２電極７００５の表面７００５１と実質的に同一平面上の表面７０２６１を有する。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７００４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７００５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。第１透明構造物７０２６は透明な構造物でよく、有機材料及び無機材料のうちの１つ以上から主に作製される。有機材料は、シリコーン、エポキシ、ポリイミド（ＰＩ）、ＢＣＢ、パーフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）、Ｓｕ８、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド又はフルオロカーボン重合体でよい。無機材料は、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＳＩＮＲ又はＳＯＧでよい。
図７Ｆに示すように、発光構造物７０６は発光構造物７０５と同様の構造を有するが、第１電極７００４及び第１透明構造物７０２６に接するように形成される第１拡大パッド７０２４と、第２電極７００５及び第１透明構造物７０２６に接するように形成される第２拡大パッド７０２５とを更に含む。第１拡大パッド７０２４及び第２拡大パッド７０２５は、互いに物理的に分離される。支持層７００８は第１拡大パッド７０２４と第１透明構造物７０２６との間、かつ、第２拡大パッド７０２５と第１透明構造物７０２６との間に形成される。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７０２４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７０２５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。支持層７００８は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４又は金属酸化物（二酸化チタンなど）、金属（Ａｌ又はＣｕなど）、シリコーン、エポキシ、ビスマレイミドトリジアン（ＢＴ）、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン又はセラミック材料（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ又はＡｌＳｉＣなど）を含むことができる。
図７Ｇに示すように、発光構造物７０７は発光構造物７０６と同様の構造を有するが、第１透明構造物７０２６上に形成される第２透明構造物７０２７を更に含む。第２透明構造物７０２７は、第１透明構造物７０２６の側面と実質的に同一平面上の側面を有する。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７０２４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７０２５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。
図７Ｈに示すように、発光構造物７０８は複数の間隔を空けた発光積層体を有する。発光積層体の各々は、基板７０００と、第１型半導体層７００１と、活性層７００２と、第２型半導体層７００３と、第２型半導体層７００３に接するように形成される第１電極７００４と、そして、第１型半導体層７００１に接するように形成される第２電極７００５とを含む。第１透明構造物７０２６は、全ての複数の発光積層体を覆い、かつ、取り囲むように形成される。第２透明構造物７０２７は、第１透明構造物７０２６上に形成される。第２透明構造物７０２７は、第１透明構造物７０２６の側面と実質的に同一の平面上の側面を有する。発光構造物である発光ユニット７０８は、発光積層体を互いに電気的に直列接続するように設けられる配線構造物７０１５’を更に含む。一実施形態において、発光積層体は、互いに、電気的に並列接続に、逆並列接続に、あるいは、ホイートストンブリッジ接続で接続され得る。更に、支持層７００８は、第１拡大パッド７０２４と第１透明構造物７０２６との間、かつ、第２拡大パッド７０２５と第１透明構造物７０２６との間に形成される。前述の実施形態に適用するとき、第１電極７０２４は第１ボンディングパッド１１１として使用され、第２電極７０２５は第２ボンディングパッド１１２として使用される。
図７Ｉに示すように、発光構造物７０９は発光構造物７０８と同様の構造を有する。発光構造物７０９は、基板７０００と、基板７０００に接するように共通して形成される複数の間隔を空けた発光体とを有する。発光体の各々は、第１型半導体層７００１、活性層７００２及び第２型半導体層７００３を含む。第１拡大パッド７０２４は一方の発光体にのみ接するように物理的に形成され、第２拡大パッド７０２５は他方の発光体にのみに接するように物理的に形成される。つまり、発光体は、第１拡大パッド７０２４及び第２拡大パッド７０２５と接触しない部分を有する。
図８Ａから図８Ｊは、本開示の第６の実施形態に従った発光素子６００の作製における断面図である。図８Ａに示すように、複数の間隔を空けた発光構造物７０４が第１基板２３及び第２基板２４を含む複合基板上に配置される。第１基板２３は、ブルーテープ、加熱剥離テープ／フィルム及びＵＶ剥離テープのうちの１つでよい。第２基板２４は、ガラス、サファイア及びＡｌＮのうちの１つでよい。
図８Ｂに示すように、第１透明構造物７０２６は発光構造物７０４を覆い、かつ、取り囲むように設けられる。全ての発光構造物７０４は、周囲環境（例えば、空気又は不活性ガス）に晒されない。
図８Ｃに示すように、第１キャリア１０は第１透明構造物７０２６に取り付けられる。
図８Ｄに示すように、複合基板は、除去されて第１透明構造物７０２６の表面と第１電極７０２４、第２電極７０２５の表面とを露出する。
従って、図８Ｅに示すように、複数の発光構造物７０６が第１キャリア１０に接するように形成されるように、複数の溝（ｔｒｅｎｃｈ）７０２７が第１透明構造物７０２６において発光構造物７０４のうち２つの隣接するものの間に形成され、かつ、第１透明構造物７０２６において発光構造物７０４のうち２つの隣接するものを分離するように形成される。発光構造物７０６が異なる形状の第１透明構造物７０２６を有することができるように、溝７０２７は三角形状、直線形状又は湾曲状の断面を有することができる。
図８Ｆにおいて、第２キャリア２０も設けられる。複数の導電性構造物２１が第２キャリア２０上に形成される。図８Ｆのプロセスについては、図４Ａ及び図４Ｂを参照することができる。同様又は同一の符号を有する素子又は要素が、同一又は同様の機能を有する素子又は要素を表す。同様に、図８Ｇから図８Ｊのプロセスは、図４Ｃから図４Ｆに対応することができる。
代替的に、図９の追加的な工程が、図８Ｃの工程前に加えられ得る。つまり、波長変換層２６が第１透明構造物７０２６内に更に配置されて発光構造物７０４から発光する第１の光を第２の光に変換することができる。波長変換層２６は、断面において湾曲状の輪郭（ｃｕｒｖｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）を有し、電極を有する表面以外の発光構造物７０４の５つの側部を実質的に覆う。波長変換層２６はマトリックス状に分散した１つ以上の種類の波長変換材料を含むことができる。マトリックスはシリコーン及びエポキシを含む。第１の光は第２の光と混合されて２０００Ｋから６５０００Ｋ（２０００Ｋ、２２００Ｋ、２４００Ｋ、３０００Ｋ、３５００Ｋ、４０００Ｋ又は６５００Ｋなど）の色温度を有する白色光を生成する。発光構造物が初期状態又は熱定常状態において作動される間、色温度が測定される。他の実施形態において、波長変換層２６は予め作製される蛍光体シートであり、熱プレス法によって発光構造物７０４に取り付けられる。
図１０Ａは、本開示の一実施形態に従ったランプに配置される発光素子３００の斜視図である。ランプは、発光素子３００と、カバー６０と、電気コネクタ６１と、２つの支持リード６２と、そして、電気コネクタ６１に電気的に接続されるボード６３とを含む。発光素子３００は、複数の発光構造物１１及び導電性構造物２１を含む。発光素子３００は、導電性構造物２１を付着又は半田付けすることを通して、２つの支持リード６２に電気的に接続され得る。支持リード６２がボード６３に実装され、かつ、電気的に接続される。従って、電気コネクタ６１が電源に接続されるとき、発光素子３００は発光することができる。本実施形態において、発光素子３００がキャリアを有さないので、発光構造物１１の各々は、周囲環境（例えば、カバー６０内に充填されるガス又は空気）に直接的に晒される６つの表面を有する。発光素子３００から生成される熱は、支持リード６２又は周囲環境を介して放出され得る。支持リード６２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ又はＮｉなどの金属を含む。
図１０Ｂは、本開示の一実施形態に従ったランプに配置される発光素子３００の斜視図である。図１０Ａと同様に、本実施形態では、２つの発光素子３００がカバー６０内に配置され、かつ、２列で配置されている。発光素子３００は、支持リード６２に電気的に接続され、電気コネクタ６１内の回路か、あるいは、ボード６３上の回路を介して直列又は並列に互いに接続され得る。
図１０Ｃは、本開示の一実施形態に従ったランプ内に配置される発光素子３００の斜視図である。発光素子３００は支持リード６２上に更に巻きつけられ得る。発光素子３００と支持リード６２との間の短絡を回避するために、電気絶縁構造物（図示しない）が発光素子３００と支持リード６２との間に設けられる。
一実施形態において、支持リード６２は電気絶縁構造物によってスリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）され得る。発光素子３００は電気絶縁構造物上に巻きつけられ、電気絶縁構造物によって覆われない支持リード６２の一部に電気的に接続される。
図１０Ｄに示すように、発光素子３００は、いかなるリードの補助も有さずに、ボード６３又は電気コネクタ６１に直接的、かつ、電気的に接続される。発光素子３００は屈曲されるか、あるいは、三角形のような形状、長方形、円形又は他の形状に形成され得る。
発光素子の量及び配置は、実際の要件（例えば、強度、圧力、ＣＲＩ又はＣＣＴ）に応じて変化され得る。更に、上述の発光素子１００、２００、３００、４００、５００、６００は、多くの種類のランプ（Ａバルブ、Ｂバルブ、ＰＡＲ、カプセルランプ、チューブ又は他の照明具（反射板）など）に適用することができる。加えて、発光素子１００、２００、３００、４００、５００、６００は、ディスプレイのバックライトにおいて使用されることもできる。
図１１Ａから図１１Ｆは、１つの導電性構造物２１の上面図を示す。接続部２１２は湾曲状、渦巻状、直線形状又は他の形状でよい。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、接続部２１２は渦巻状のような形状を有する。図１１Ｃは、曲げられ、かつ、５つの屈曲部を有する接続部２１２を示す。図１１Ｄは、曲げられ、かつ、Ｓ字状の形状と共に２つの屈曲部を有する接続部２１２を示す。図１１Ｅは、第１接続パッド２１１Ａと第２接続パッド２１１Ｂとの間に配置される２つの接続部２１２を示す。２つの接続部２１２は互いに対称である。各接続部２１２は７つの屈曲部を有する。図１１Ｅと同様に、図１１Ｆは、第１接続パッド２１１Ａと第２接続パッド２１１Ｂとの間に配置される２つの接続部２１２を示す。２つの接続部２１２は互いに対称である。各接続部２１２は渦巻状のような形状を有する。
図１２Ａは、本開示の一実施形態に従った発光構造物１１及び導電性構造物２１の一部を示す上面図である。第１の方向（Ｘ）において、あるいは、１次元において配置される導電性構造物２１を示す図２Ａと比較して、図１２Ａの導電性構造物２１は、網状に配置される。本実施形態において、複数の導電性構造物２１は並列に配置され、複数の配線２１３が異なる導電性構造物２１の第２接続パッド２１１Ｂを接続する。特に、接続部２１２は、異なる導電性構造物２１の第１接続パッド２１１Ａ及び第２接続パッド２１１Ｂを第１の方向（Ｘ）において、物理的、かつ、電気的に接続する。配線２１３は、異なる導電性構造物２１の第２接続パッド２１１Ｂを第２の方向（Ｙ）において、物理的、かつ、電気的に接続する。配線２１３は導電性構造物２１の材料と同じ材料で作製される。更に、導電性構造物２１及び配線２１３は、無伸長状態である第１状態である。
図１２Ｂは、伸長状態である第２状態における導電性構造物２１を示す上面図である。同様に、接続部２１２及び配線２１３は伸長され、発光構造物１１の間隔又はピッチが拡大される。本実施形態において、発光構造物１１が直並列接続の状態にあり、かつ、発光網が形成されるように、配線２１３は分離されない。図１２Ｃは、図１２Ｂの等価回路を示す。発光網はディスプレイのためのバックライトに使用され得る。
一実施形態において、図１２Ｄに示すように、伸長後、配線２１３は切断されて複数の発光素子を形成する。発光構造物１１は互いに電気的に直列接続される。図１２Ｅは図１２Ｄの等価回路を示す。
図１Ａ及び図２Ａに示すように（例えば）、導電性構造物２１は２次元構造である第２キャリア２０上に形成される。第２キャリア２０が除去され（図１Ｃ参照）、導電性構造物２１が伸長される（図１Ｄ参照）とき、導電性構造物２１は３次元構造を有することができる。
上述の説明は本発明の特定の実施形態に関する。他の代替形及び変形が、本開示に従った素子に対しても、本開示の範囲又は精神から逸脱することなく作製することができるということは、当業者にとって明らかであろう。上述の記載を鑑みると、本開示の変形及び変更形が以下の請求項及びそれらの等価物の範囲内に該当するのであれば、本開示は本開示の変形及び変更形も含むということが意図される。
１０ 第１キャリア
１１ 発光構造物
２０ 第２キャリア
２１ 導電性構造物
２３ 第１基板
２４ 第２基板
２６ 波長変換層
３０ 第３キャリア
３１ 接着層
４０ 透明材料
６０ カバー
６１ 電気コネクタ
６２ 支持リード
６３ ボード
１００ 発光素子
１０１ 縁部
１１１ 第１ボンディングパッド
１１２ 第２ボンディングパッド
２００ 発光素子
２１１Ａ 第１接続パッド
２１１Ｂ 第２接続パッド
２１２ 接続部
２１２Ｅ 接続部
２１３ 配線
３００ 発光素子
３０１ 縁部
３０２ 最上面
３１１ 縁部
４００ 発光素子
５００ 発光素子
６００ 発光素子
７０１ 発光構造物
７０２ 発光構造物
７０３ 発光構造物
７０４ 発光構造物
７０５ 発光構造物
７０６ 発光構造物
７０７ 発光構造物
７０８ 発光構造物
７０９ 発光構造物
２１１１ 上面
２１１２ 側面
７０００ 基板
７００１ 第１型半導体層
７００２ 活性層
７００３ 第２型半導体層
７００４ 第１電極
７００４’ 第１電極
７００５ 第２電極
７００５’ 第２電極
７００６ 保護層
７００７ 反射層
７００８ 支持層
７０１０ 共通基板
７０１５ 配線構造物
７０１５’ 配線構造物
７０１６ 絶縁層
７０２４ 第１拡大パッド
７０２５ 第２拡大パッド
７０２６ 第１透明構造物
７０２７ 第２透明構造物
７０２８ 溝
７００４１ 表面
７００５１ 表面
７０２６１ 表面
Ｈ 高さ
Ｓ 空間

Claims (14)

  1. 外部回路に電気的に接続するように構成される発光素子であって、当該発光素子は、
    第１発光構造物と、
    第２発光構造物と、
    第１導電性構造物と、
    前記第１発光構造物を前記第２発光構造物と電気的に接続する第２導電性構造物と、
    を含み、
    前記第１導電性構造物は、
    前記第１発光構造物に接続される上面及び側面を有する第１接続パッドと、
    前記側面から延在し、かつ、前記外部回路に接続される第１接続部とを含む、
    発光素子。
  2. 前記第１発光構造物及び前記第２発光構造物に取り付けられるキャリアを更に含む、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第１接続部は前記キャリアの縁部の外部に延在する、請求項２に記載の発光素子。
  4. 前記第１接続部上で形成される最上面を有するキャリアを更に含む、請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記第１発光構造物と、前記第２発光構造物と、前記第１接続部の一部とを取り囲む透明材料を更に含む請求項１に記載の発光素子。
  6. 前記第１接続部の側壁を取り囲む透明材料を更に含む、請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記第２接続構造物は、第２接続パッドと、第３接続パッドと、これらの間に配置される第２導電性部分とを含み、かつ、前記第２接続パッドを前記第３接続パッドと電気的に接続する、請求項１に記載の発光素子。
  8. 前記第２接続パッドは前記第１発光構造物に物理的に接着され、
    前記第３接続パッドは前記第２発光構造物に物理的に接着される、請求項７に記載の発光素子。
  9. 前記発光素子はキャリアがない、請求項１に記載の発光素子。
  10. 前記第１接続部は、周囲環境に晒される２つの対向する側部を有する、請求項１に記載の発光素子。
  11. 前記第１接続部は、前記第１接続パッドの幅よりも小さい幅を有する、請求項１に記載の発光素子。
  12. 前記第１接続パッドは、前記第１接続部の高さと等しい高さを有する、請求項１に記載の発光素子。
  13. 前記第１接続部は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ又はＮｉを含む、請求項１に記載の発光素子。
  14. 前記第１接続パッド及び前記第１接続部は、高さレベルで実質的に位置決めされる、請求項１に記載の発光素子。
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